現状、ダイヤモンドのW735に21MHz用のエレメントを追加で付けているのですが、今は21MHzは他のアンテナで出られるので、このエレメントにワイヤーを継ぎ足して14MHzに出ることを考えました。
そのMMANAによるシミュレーション結果です。
定義
形状
上のエレメントが7MHz用のエレメント、下のエレメントが14MHz用のエレメント。
パターン（14.150MHz）
14MHzのエレメントは逆V型ダイポールアンテナですから、形状の図の角度θによって抵抗成分が変わります。給電点の地上高の影響も大きそうです。
設置する現場の制約もあるわけで、現場で現物合わせすることになります。
21MHzの場合のように７MHz用のエレメントにたくさん電流が載ることはありませんが、角度θが狭くなったので垂直偏波の成分が増え、そのためかGaはあまり大きくなりません。
しかし、実用的にはこれで使えそうな気もします。
前回シミュレーションしたアンテナを作りました。
50MHz 1λループアンテナのシミュレーション
◎◎◎ テスト運用で、オーディオのアクティブサブウーファーへのインターフェアが発生しました。
その対策については、この記事の最後に書いておきました。
以下は製作記事です。
製作した 50MHz 1λループアンテナ
ロープで吊って使います。給電点は地上高5.5mくらいです。
吊っただけでは回転してしまうので、横方向からもロープで引いておく必要があります。
左側のエレメントは色が黒いので写真ではわかりづらいですが、右側と同じようにエレメントが張ってあります。
給電部
Ｑマッチ用の75Ωの5C-2Vの長さはほぼ1ｍです。短縮率の規格は67%です。ただ、コネクターのどの部分から測るか、アンテナとの接続点の位置をどことみるかによって10mmくらいは簡単に変わってしまいます。
縦棒にはダンポール（8mm径 2.7m)を使いました。給電部付近は塩ビパイプを付けて作業しやすくしてあります。
ダンポールの使い方などについては以前の製作記事を見てもらえばと思います。
ダンポールを使った製作記事 （モクソン風 21MHz 2エレ八木アンテナの試作）
縦棒の上部
エレメントは2芯のVVFケーブル（2mm径）を裂いて使いました。
エレメントは上部で左右の銅線を接続していますが、写真のように両方の銅線を重ねて、それを細い銅線でぐるぐる巻きにしただけです。これだと長さを調整するのは簡単です。
横棒の端部
横棒はダンポール（5.5mm径 2.4ｍ）2本を使いました。2本にしたのは剛性を高めるためです。
測定結果（NanoVNAの画面）
給電点の地上高は5.5mくらいです。
測定はフロートバランを付けた状態で行いました。フロートバランの写真はこの記事の最後の方にあります。
インターフェア対策のところに書いてありますが、このアンテナにフロートバランが必要かどうかは不明です。
前回のシミュレーションの記事で書いたように、同軸ケーブルでの給電にバランは必要ないというのはその通りでしょうが、インターフェアについて全く問題がないかどうかはわかりません。
今回はせっかく付けたので、このままフロートバランを付けて使用するつもりです。
付けたフロートバランの経年変化を見るだけでも、付けた価値はあります。
50Ω同軸ケーブルと75Ω同軸ケーブルの接続点での特性
横軸はひと目盛1MHz、縦軸のSWRはひと目盛0.2です。
このSWRのグラフを見る限りでは、使えそうな感じです。
SWRが1.05ですから、Qマッチも正常に機能しているように見えます。
1/4λの75Ω同軸ケーブルの後なので、スミスチャートのグラフの形は、アンテナ自体のグラフを180度回転したのと似た形になっています。形は似ていますが、数値の絶対値は0.44倍くらいになっているはずです。
50Ω同軸ケーブルとリグの接続点での特性
共振点でのSWRは前のグラフとほとんど同じですが、帯域は広くなったように見えます。これは5D-2V（長さ15m）の損失の影響でしょうか。
スミスチャートの形が測定した位置で大きく変わるのは、長さ（15＋α)mのケーブルの影響です。ざっと計算しても49MHzで3.657λ、53MHzで3.955λなので、グラフの初めと終わりでは0.3λくらいグラフの位置の回転が違ってきます。ということは200度以上違ってくるということです。
50Ω同軸ケーブルとリグの接続点での特性（ マーカーはSWR=1.5 ）
共振周波数は50.2MHzといくぶん低めですが、SWR=1.5以下で51.4MHzあたりまでカバーできています。
実際に使うのは、SSBで使う範囲だけのように思います。
《 インターフェア対策 》
初めてのテスト運用で送信したら、自分の声に反応してアクティブサブウファーからモゴモゴと音がしたのでびっくりしてしまいました。
それで、ひととおり影響を調べたのですが、インターフェアが出ているのはアクティブサブウーファーだけでした。
用意した部品
左のパッチンコアは［220Ω@100MHz］というものです。amazonで1個当たり100円くらいで手に入ります。
amazonで検索すると似たようなパッチンコアがたくさん出てきますが、私が使ったのは［Laird-Signal Integrity Products］で検索すると出てくる内径9.00ｍｍのヒンジ式です。
右は定番のFT240-43です。これはヤフオクで1000円くらいでした。
ということで、できればインターフェアの原因を元から断ちたいと思って、まずは5D-2Vのアンテナ側にパッチンコアを20個付けてみましたが、効果はありませんでした。
次に、同じ位置に普通の巻き方で8回巻いたトロイダルコアを付けました（次の写真）。しかし効果はありませんでした。
フロートバラン（のつもり）
（追記１）ケーブルをコアにもっと密着するように巻くべきなのかもしれません。磁束がコアを通過しなければ意味ないですから。
それから、フロートバランには発熱の問題もあるようなので、これを参考にする場合は自己責任でお願いします。当方素人なもので理論的なことはよく分かりませんです。
なお、興味のある方には、大進無線のフロートバランの自作セットの記事が参考になるかもしれません。
（追記２）『トロイダル・コア活用百科』を見ると50MHzの場合、＃43材で普通の巻き方での8回巻きでは、インピーダンスは必ずしも充分ではなさそうです。
また同軸ケーブルを巻く場合、50MHzになると、これ以上巻き数を増やしてもそれほど効果はないかもしれません。
では#61材ならよいかというと、50MHzではそうともいえないようです。難しいですね。
また、巻き方はW1JR巻きが効果的なようです。
（追記３）私が作ったようなコイルは、自己共振周波数が50MHzよりも低い所にある可能性があり、自己共振周波数より上の周波数の場合、インダクタとしては機能しないらしいです。
（機能しないと言ってもそれは全体としてのリアクタンスの話であって、それぞれインダクタはインダクタとして機能し浮遊容量は浮遊容量として機能している並列回路のイメージです。
それから、同軸ケーブルの芯線とシールド線でインダクタと浮遊容量の効き方が同じなのか違うのか、私にはそのあたりが分かりません。）
また、巻き数が増えるほど線間容量が増えて自己共振周波数が下がるようです。
その点パッチンコアは、同軸ケーブルを巻かずに付けるだけですから、自己共振周波数の心配はほとんどなさそうです。そう考えると50MHzのような周波数では、パッチンコアを大量に付ける方法がフロートバランとして有効かも（かも？）しれません。50MHzの場合、上記のパッチンコアを40個付ければ3KΩ以上にはなりそうな（そうな？）気がします。気がする程度ですが･･･
なお、これらの情報は聞きかじり読みかじりのもので正確な情報とはいえませんので、ご注意ください。
それと基本的なことですが、「１λループアンテナには自己平衡作用があるので、その給電点に同軸ケーブルを直接接続してもあまり問題はありません」というようなことがいくつかの本に書いてありました。
（追記４）私が今気になっているのは、自己共振周波数より高い周波数ではフロートバランとして機能していないのではないか？？ということです。
下に示すような方法で測れば自己共振周波数より高い周波数でもそれなりに減衰はしそうですが、フロートバランとしてはさすがに機能しなさそうになんとなく思います。
この図はＲＦワールド№52の54ページにあったものです。同軸ケーブルをトロイダルコアに巻いて作ったコモンモードフィルタの減衰特性を測定する方法です。
仮定の話ばかり多くなってしまいましたが、写真のフロートバランを付ける前と後でリグから見たアンテナの特性が大きく変わったわけではないので、今回私が付けたフロートバランがアンテナの性能にはっきりした悪影響を与えているということはなさそうです。
この記事の上の方に載せてあるVNAのグラフはフロートバランを付けた状態でのものですが、次の写真はフロートバランを付ける前のグラフです。
50Ω同軸ケーブルとリグの接続点での特性（フロートバランなし）
共振周波数が少しずれましたが、ほぼ同じグラフです。
･･･追記終わり･･･
フロートバランはせっかく付けたのでそのままにしておいて、次にパッチンコアでアクティブサブウーファー自体に対策しました。アクティブサブウファーは同じものを2台使っているので、1台当たり10個のパッチンコアを使いました。
ACラインとRCAケーブルに適当に付けたところ、うまい具合にインターフェアが完全になくなりました。
同軸ケーブルをアクティブサブウファーのすぐそばに寄せておいて50Wで送信してもOKでしたので、これでしばらく運用してみることにしました。
◎◎ サブウファー2台をA・Bとすると、AのRCA出力端子とBのRCA入力端子を繋いでいるので、ACラインを介してAとBがループを構成しています。このループがアンテナになって50MHzに共振してしまっている可能性も考えられます。ほかにもいろいろなループや、アンテナとして動作しそうな配線が考えられるので、コネクタを付けたり外したりして調べれば、ある程度問題の箇所が絞り込めるかもしれません。ACラインのコンセントを逆に差し込むだけでもインターフェアの出方は変わるかもしれません。
当局は群馬県ですが、出力20W･SSBで鹿児島県の局と交信して、コンディションがあまり良くないにもかかわらず57のレポートをいただきましたので、アンテナとしてはいちおう正常に動作しているように思います。
その後、北海道との交信もできてSSBで59のレポートをいただきました。
50MHzのコンディションが良くなるのはこれからのようなので楽しみです。
《 追記 2023.12.24 》
AMコンテストがあって50Mで出ている局がありましたので、何局かと交信させていただきました。冬ですからＥスポはでていませんので、直接波のみの交信だったと思います。
設置高さが低いので、直接波での交信は厳しかったです。Ｅスポの時には九州や北海道と交信できたのに、直接波だと70km先との交信も厳しい感じでした。無線は難しいですね。
それから、１λループとは言っても指向性はちゃんとあるわけで、直接波の場合アンテナの向きで受信強度はかなり変動するようでした。なお、私のアンテナは吊り下げ式なので、向きの変更そのものは簡単です。
ふだん50Mはほとんど聞こえないのですが、直接波で交信するためには設置高さが重要だという当たり前のことが、今回よくわかりました。そういえばAMコンテストに出ている人も移動局が多かったようです。移動局の電波でないと当局には聞こえなかったということかもしれませんが･･･そういうことか。
50MHz帯のアンテナも欲しいと思いまして、とりあえずMMANAでシミュレーションしました。
少しゲインの稼げる１λループです。
上からロープで吊り下げて使うことを想定して、ひし形にしました。
アンテナの形状
既存のアンテナのマストから横に延びているロープに吊り下げて使うイメージです。
絶縁物でできた棒（前回紹介したダンポールのようなもの）で十字を作り、その十字を骨組みにして銅線でひし形を作り、給電は下からです。
形状の図の右側にある棒は、マストのパイプです。これがどれほど影響するかを見るために加えてあります。
アンテナの定義
アンテナのパターンなど
マストの影響はもちろんありますが、それほど大きくはありません。
SWRは、Qマッチをする前提で113Ω基準で計算してあります。
アンテナのSWR（113Ω基準）
こんなにきれいなデータになれば、50MHzから52MHzまでつかえるのですが、実際はどうなんでしょうか。
ダイポールアンテナにしておけば無難なのでしょうが、一度はループアンテナをQマッチで使ってみたい気がします。
Ｑマッチがうまく加工できれば何とかなるかもしれません。今はNanoVNAがあるので1/4波長のケーブルを作るのは以前ほど難しくなさそうです（希望的観測）。
《 追記 》 Qマッチでインピーダンスの整合はできても、平衡・不平衡の問題は解決しないが、どうしたものかと思い調べました。
結論から言うと、『ループアンテナには自己平衡作用があるので、バランを介さずに同軸ケーブルで直接給電できる（らしい）』ということです。
自己平衡作用についての詳しい情報は「ループアンテナの自己平衡作用」で検索すると出てきます。
平衡・不平衡の問題の対策として、トロイダルコアに同軸ケーブルを巻いてフロートバランにすることを考えたのですが、フロートバランの場合にはコモンモードチョークと違って電圧がかかり発熱するなどの問題が発生するので、できれば使いたくないと思っていました。
当局は定格出力50W ですし、さいわい隣家とは少し距離もあるので、Qマッチのみでもインターフェアの可能性は少ないと思いました。
《 追記 》 1/4λのケーブルを作る方法を考えてみる
まず、NanoVNAで何ができるかを再確認します。
NanoVNAで表示できるもの（ユーザーガイドより）
◎ LOGMAG: 測定値の絶対値の対数
◎ PHASE: -180°から+180°の範囲での位相
◎ DELAY: 遅延
◎ SMITH: スミスチャート
◎ SWR: Standing Wave Ratio
◎ POLAR: 極座標形式
◎ LINEAR: 測定値の絶対値
◎ REAL: 測定値の実数
◎ IMAG: 測定値の虚数
◎ RESISTANCE: 測定値のインピーダンスのうち、レジスタンス成分
◎ REACTANCE: 測定値のインピーダンスのうち、リアクタンス成分
私が今のところアンテナ調整で使っているのはスミスチャートとSWRのグラフだけです。
表示できるものの中で測定値といっているは何なのでしょう？ 「測定値の絶対値の対数」という表現があるので、測定値はＳ11とＳ21のことでしょうか。測定値の絶対値の対数は損失ということでしょうかね。この種の測定器の知識がない私にはむずかしいです。
ケーブルを作るにはインピーダンスが測定できればＯＫですから、スミスチャートやインピーダンスの成分の周波数特性でわかります。
ほかにTDR（time domain reflectometry：時間領域反射率測定）を使う方法もあるようですが、どれを使っても同じ結果になるはずです。
実は、50Ωで正規化されたスミスチャートの上で75Ωの同軸ケーブルはどんな軌跡を描くのだろうと考えていたら頭が痛くなりました。この件についての私の結論は、当たり前のことですが「75Ωの同軸ケーブルを考える時は75Ωで正規化されたスミスチャートで考る」でした。
ちなみに、50Ω同軸ケーブル側から見た75Ω同軸ケーブルとの接続点でのインピーダンスは次の式で得られます。
この場合のＺ₀は75Ωです。Ｚrは75Ω同軸ケーブルの先に接続しているアンテナとかです。
この式から
ℓ＝1/2λでは Ｚin＝Ｚr
ℓ＝1/4λでは Ｚin＝Ｚ₀²/Ｚr
1/4λのケーブルを作るには、まずケーブルの波長短縮率を求めます。実際には規格表のデータを確認するという作業です。
そうこう考えていくと、NanoVNAで測定するためには75Ω同軸ケーブルにコネクターを付ける必要がありますから、結局実際に使うときの75Ωの同軸と50Ωの同軸の接続も、MP型コネクタ同士を中継コネクタで接続するのが無難に思えます。せっかく付けたコネクタを外すとケーブルの長さが変わってしまうので、測定に使ったコネクタをそのまま使った方が間違いがありません。
アンテナを作るかどうかは別にしても、1/4λのケーブルを作ってみたくなりました。
《 追記 》 共振周波数をいくつにするか？
50MHzバンドといってもバンド幅が広いので、実際のところ、どこに共振周波数を合わせるかを決める必要があります。
今考えているのは50.3MHzです。
ネット上で参考になる資料はZONE25のものでした。それを基にしたのが以下の運用状況です。
★ 50MHz帯の運用状況 ★（ZONE25の資料を参考にしました）
◎50MHz帯で最も多く使用されている電波型式がSSBです。
◎SSBによる国内交信では主に50.150～50.300MHzが使われています。
◎コンディションによっては、外国の信号も強く聞こえてきます。これが50MHz帯の特徴で、特に50.100～50.150MHz付近は外国局との交信に使用するのが国際的な慣例になっています。（50.100～50.150MHzは海外との交信用に開けておく）
◎CWの運用は「CW」（または全電波型式）の区分内で運用します。特にコンテストが開催される時には、50.250～50.300MHzに多くの局がオンエアしています。
◎50MHz帯では他のバンドではほとんど聞かれなくなったAMモードによる交信も行われています。50.500MHz以上をワッチしてみてください。
◎51.000MHzはFMによる呼び出し周波数となっています。FMによる交信は51MHz以上で行われていますが、144/430MHzと比べると運用している局が少ないようです。
ネットにあったほかの情報もほぼ同様の内容でした。
以上のことから、私が使うのも結局50.100～50.300MHzになるだろうと思います。とはいえなんとなく50.200MHzというわけにもいかない感じがして･･･とりあえず50.300MHzで共振させようかと、今は考えています。
アンテナのバンド幅は今回いちおうシミュレーションしましたが、Qマッチにも周波数特性があるわけで、アンテナの周波数特性とQマッチの周波数特性を合わせた場合のバンド幅がどうなるのか、いまいちはっきりしません。
Qマッチの周波数に対するSWRの変化について、「アンテナ・ハンドブック」にグラフがあったので貼っておきます。
アンテナ・ハンドブック（CQ出版 P334) より
今回の場合、ZA/Z0＝2.25ですから、Qマッチについては設計周波数の±10％くらいまでなら使えそうな感じはします。逆にそのくらいの余裕がないと、Qマッチの部分の加工が難しくなりそうに思います。